一种反射型光波能量汇聚与发射结构的制作方法

本发明涉及一种反射型光波能量汇聚与发射结构。

背景技术：

由于抛物面的几何特性，沿光轴入射的光波将汇聚于焦点处，并且在焦点处相位相同，这一特点可以用于实现能量如太阳能的汇聚，反过来，这一特点也可以用于实现能量的发射，如雷达。这类结构的共同特点是利用抛物面进行能量的反射，抛物面口径越大，收集的能量越多，制造和建造面临的技术风险和经济成本就越高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种反射型光波能量汇聚与发射结构，该结构可以用于实现能量汇聚与发射功能，技术风险和经济成本得到极大改善。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种反射型光波能量汇聚与发射结构，所述反射型光波能量汇聚与发射结构由若干个抛物环由内至外依次连接构成；其中，每一个所述抛物环的表面均为抛物面；每一个抛物环内抛物面参数相同、各环之间的抛物面参数不同；所述抛物环的表面抛物面的参数的选择与设计公式为：

Z＝(X²+Y²)/2P+Z₀

其中，Z为光轴方向的坐标值，X、Y为横向坐标值，P为各分环抛物面的抛物面参数，Z₀为轴向偏移。

进一步，所述反射型光波能量汇聚与发射结构的中心部位预留一空白空间，即中心部位不设置抛物环。

进一步，所述反射型光波能量汇聚与发射结构的形状包括但不限于长方形、半圆形、正方形、圆形或四分之一圆形。

本发明具有以下有益技术效果：

本申请的反射型光波能量汇聚与发射结构可以在不依赖于凹陷洼地的情况下，在普通地面上方便地建设大型能量汇聚与发射结构。在汇聚点处，存在同相位的能量环，能量环内相位相同，环之间相位不同，设计中只需要控制不同环之间相位，使之不相互发生反相抵消效应，即可实现高效的光波能量汇聚。且本申请与现有技术相比，其技术风险和经济成本得到极大改善。

附图说明

图1是标准抛物面和分环抛物面的光波反射示意图；

图2是标准抛物面和修正的分环抛物面的光波反射示意图；

图3是本发明的反射型光波能量汇聚与发射结构的多视角的结构示意图；

图4是本发明的反射型光波能量汇聚与发射结构的另外几种结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

首先对本发明的原理做如下说明：

如图1-2所示，以口径300m为例，图1和图2中曲线1表示传统的标准抛物面在轴线内的一个断面，可以看出，标准抛物面将沿光轴入射的光波汇集到汇聚点处。在图1中，曲线2是将抛物面按照一定间距分环后，沿轴向平移对齐后形成的分片面(每一环内抛物面参数、各环之间的抛物面参数保持不变)，可以看出沿光轴入射的光线是不能聚集到一个汇聚点上的。

图2中曲线2是将将图1中的分环部分进行修正处理后的结果，每一环采用不同的抛物面参数(每一环内抛物面参数相同、各环之间的抛物面参数不同)，可以看出沿光轴入射的光线是可以聚集到一个汇聚点上的。这里称为汇聚点而不称为焦点的原因是，不同环的抛物面，其参数是不同的，这个汇聚点是这些不同的同光轴抛物面的共同的焦点。如上结构可以用于电磁波谱中频率较高的光波的能量汇聚系统，或者反过来用于能量发射系统。其主要优点是可以在不依赖于凹陷洼地的情况下，在普通地面上方便地建设大型能量汇聚与发射结构，其主要缺点是在能量汇聚点处接收到的光波的相位是不严格相同的；也正是因为该缺点的存在，目前还没有技术人员采用该种结构进行光波能量的汇聚与发射。在汇聚点处，存在同相位的能量环，能量环内相位相同，环之间相位不同，设计中只需要控制不同环之间相位，使之不相互发生反相抵消效应(这对频率较高的光波来说是相对容易的)，即可实现高效的光波能量汇聚。

基于以上理论基础，本发明提供了一种反射型光波能量汇聚与发射结构，所述反射型光波能量汇聚与发射结构由若干个抛物环由内至外依次连接构成；其中，每一个所述抛物环的表面均为抛物面；每一个抛物环内抛物面参数相同、各环之间的抛物面参数不同；所述抛物环的表面抛物面的参数的选择与设计公式为：

Z＝(X²+Y²)/2P+Z₀

其中，Z为光轴方向的坐标值，X、Y为横向坐标值，P为各分环抛物面的抛物面参数，Z₀为轴向偏移。

以300m口径为例，一个典型的实现如图3所示，其中每一分环对应的抛物面参数是不同的，可以设计该抛物面参数，使得各分环抛物面的焦点位于图2所示的同一位置。除图3所示类型的结构之外，还可以有其它一些实现方式，如图4所示。

对于汇聚点处的接收设备或者能量发射设备的支撑，如果采用轴向为竖直的方式，则可以采用传统的塔式，或者采用类似于500米口径球面射电望远镜FAST馈源支撑的悬索式结构。如果采用轴向为水平的方式，则支撑更为简单。

反射型光波能量汇聚与发射结构的中心部位预留一空白空间，即中心部位不设置抛物环。中间部位留空的目的是为了给位于焦点处的接收或发射设备可能需要的支撑提供建造空间

反射型光波能量汇聚与发射结构的形状包括但不限于长方形、半圆形、正方形、圆形或四分之一圆形。

反射抛物环的支撑可以采取多种形式，包括轴向可移动的形式。

致谢：感谢本发明专利工作中参与讨论的全部人员，以及相关国家自然科学基金项目(11273036)的支持。

上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。